سنتز الیاف ضد باکتری حاوی نانوذرات نقره با روش ابداعی محققان ایرانی

[azarafrooz 14221]

پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس با مطالعاتی که بر روی الیاف پلی‌اتیلن آنتی‌باکتریال حاوی نانوذرات نقره داشتند، موفق به سنتز این الیاف تحت فرایند اولتراسونیک به روش غوطه‌وری شدند که محصول به دست آمده از این فرایند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از دوام و کیفیت بالایی نیز برخوردار است.

 

به گزارش سرویس پژوهشی ایسنا، این پژوهش با هدف طرح ساخت و بررسی کامپوزیت آنتی‌باکتریال پلی‌اتیلن - نقره تحت فرایند اولتراسونیک انجام شده که نتیجه آن محصولی با قیمت بسیار پایین، دوام بالا و کیفیت مطلوب است و به دلیل سهولت اجرا، ظرفیت بالا و داخلی بودن مواد اولیه از نظر صنعتی توجیه اقتصادی بالایی داشته و توانایی رقابت با سایر نمونه‌های مشابه را داراست.

 

دکتر علی مرسلی، استاد شیمی دانشگاه تربیت مدرس با همکاری دکتر امیررضا عباسی، پژوهشگر پسادکتری دانشگاه تربیت مدرس و حمیده کلانتری، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر ری با مطالعاتی که بر نحوه سنتز الیاف آنتی باکتریال حاوی نانوذرات نقره داشتند، توانستند با روشی نوین این کامپوزیت را سنتز کنند.

 

روش استفاده شده در این کار تحقیقاتی، برخی معایب روش‌های قدیمی از جمله نیاز به اعمال فشار و دمای بالا و عدم دستیابی به پوشش‌های یکنواخت و نانومتری را نداشته و از لحاظ صرف انرژی نیز مقرون به صرفه است.

 

به گفته عباسی، استفاده از فرایند اولتراسونیک باعث تولید محصولاتی با مورفولوژی‌های جدید و به دنبال آن، ایجاد خواص جدید و ارتقای خواص قبلی می‌شود. فرایند تولید نانوذرات بر پایه‌ محلول (روش اولتراسونیک) شامل رسوب جامد از یک محلول اشباع، تبدیل و احیای شیمیایی فاز مایع و تجزیه پیش‌سازهای شیمیایی به کمک امواج ماورای صوت است. این عملیات به دلیل سادگی، تنوع و تطبیق‌پذیری و قابلیت استفاده با مواد اولیه ارزان قیمت مورد توجه هستند.

 

در این کار تحقیقاتی، تهیه‌ الیاف پلی‌اتیلن حاوی نانوساختارهای نقره به روشی خاص در محیط اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفت. در این روش، عوامل مختلف مانند غلظت مواد اولیه، دما، pH و حضور یا عدم حضور امواج فرا صوت و شدت آن در شکل‌گیری و تثبیت نانوذرات ساختارهای فلزی روی الیاف مورد نظر ارزیابی شدند.

 

پس از تهیه و تثبیت نانوذرات بر الیاف با بررسی اثرات ضدعفونی کننده الیاف و شرایط مختلف ساخت در توانایی و میزان خاصیت آنتی باکتریال الیاف، شرایط بهینه ارائه شد. این بررسی‌ها که با استفاده از روش دیسک دیفیوژن در حضور برخی آنتی‌بیوتیک‌های استاندارد انجام شده، میزان خاصیت آنتی‌باکتریالی این الیاف را تابع اندازه و غلظت عوامل ضد باکتری معرفی کرده است.

 

به گفته عباسی، گروه‌های عاملی کربوکسیلیکی یا هیدروکسیلی موجود در ساختار شیمیایی لیف مسؤول به دام انداختن و برهم‌کنش شیمیایی با کاتیون‌های فلزی نقره هستند که پس از برقراری اتصال شیمیایی بین سطح لیف با یون نقره، هسته‌ اولیه‌ ساختارهای فلزی بر سطح لیف تشکیل شده و سپس رشد خواهند کرد. پیش‌بینی می‌شود که حضور این امواج باعث کاهش اندازه نانوذرات ساختارهای فلزی در سطح لیف می‌شود.

 

وی در ادامه افزود: نمونه‌های متفاوتی تحت تاثیر حلال‌های مختلف مانند اتیلن گلیکول (EG)، اتیلن آمین (EA) و پروپانل خطی تهیه شدند. مشاهدات نشان دادند که کاهنده‌‌های قوی، سرعت واکنش را افزایش داده و از این رو باعث کاهش میانگین اندازه‌ نانوذرات می‌شوند. اتیلن گلیکول نیز نه تنها یک عامل کاهنده‌ قوی است، بلکه با ایجاد لنگر و اتصال لیف با کاتیون فلزی، میزان پوشش لیف از نانوذرات را نیز افزایش می‌دهد؛ به طوری که نتایج آزمایش‌های انجام گرفته در غیاب EG حاکی از آن است که الیاف تهیه شده الیافی با پوشش‌های کم است.

 

عباسی تصریح کرد: مورفولوژی و اندازه‌ نانوذرات نیز به عواملی مانند دما، زمان واکنش و قدرت امواج سونوشیمی ارتباط داده شده است. با افزایش دما، ذرات کوچک‌تر ناپایدار شده و انحلال آن‌ها افزایش یافته و با رسوب بر روی ذرات بزرگ‌تر، باعث افزایش رشد نانو ذرات می‌شوند. از این رو افزایش دما در شرایطی باعث افزایش اندازه‌ی نانوذرات می‌شود. همچنین حضور امواج اولتراسونیک نیز باعث کاهش اندازه ذرات تشکیل شده بر سطح لیف می‌‌شود؛ چرا که تابش این امواج مانع از نزدیکی ذرات به یکدیگر و تشکیل ذرات بزرگ تر می‌شود.

 

عباسی با بیان این که کامپوزیت‌های تهیه شده به دلیل رویکرد آنتی‌باکتریال و الیافی‌بودن آن‌ها از کاربردهای متنوعی برخوردارند، افزود: کامپوزیت تهیه شده توانایی به کارگیری در مصارف آنتی باکتریال، ضد قارچ و کپک، تهیه مستربچ حاوی نانوذرات فلزی جهت صنایع پلیمری، به عنوان کاتالیزور هتروژن در صنایع شیمیایی، تهیه انواع پوشاک خانگی، بیمارستانی و کاری، تجهیزات بیمارستانی مانند انواع چسب‌های زخم، باند، ملحفه‌ بیمار و لباس کارکنان و پزشکان، البسه‌ نظامی ویژه شرایط سخت و آلودگی‌های زیستی و البسه‌ مورد استفاده در اکتشافات فضایی و صنعت نساجی کشور را دارند.

 

نتایج این کار تحقیقاتی که بخشی از پایان‌نامه‌ کارشناسی ارشد حمیده کلانتری بوده در مجله «Ultrasonics Sonochemistry» (شماره 4، جلد 19، July سال 2012) منتشر شده است.

 

ایسنا